JPH07132590A - インク噴射装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 単一の駆動電源を用いて残留圧力変動を打ち
消すインク噴射装置の駆動方法を提供すること。 【構成】 タイミング（ｂ）で、インク室４ｂ１に単一
電源から正の電圧Ｖを印加し、他のインク室４を接地し
て、インク室４ｂ１の容積を自然状態から増大させる。
そして、タイミング（ｃ）で、インク室４ｂ１に印加さ
れていた電圧Ｖを停止すると共に、他のインク室４に単
一電源から正の電圧Ｖを印加して、インク室４ｂ１の容
積を増大状態から自然状態よりも減少させて、インク室
４ｂ１のノズル１２からインク滴を噴射する。タイミン
グ（ｄ）で、インク室４ｃ０，４ａ１，４ｃ１，４ａ
２，４ｂ２，４ｃ２への正の電圧Ｖの印加を停止し、全
てのインク室４の容積を自然状態に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドロップ・オン・デマ
ンド型の一種であるせん断モード型インク噴射装置の駆
動方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日、ノンインパクト方式の印字装置が
これまでのインパクト方式の印字装置にとって代わり、
その市場を大きく拡大しつつある。このノンインパクト
方式の印字装置のなかで、原理が最も単純で、かつ多階
調化やカラー化が容易であるものの一つは、インクジェ
ット方式の印字装置である。なかでも印字に使用するイ
ンクのみを噴射するドロップ・オン・デマンド型が噴射
効率の良さ、ランニングコストの安さなどから急速に普
及している。

【０００３】ドロップ・オン・デマンド型の代表的なも
のは、特公昭５３−１２１３８号公報に開示されている
カイザー型、あるいは特公昭６１−５９９１４号公報に
開示されているサーマルジェット型である。しかし、前
者は小型化が難しく、後者は高熱をインクに加えるため
にインクの耐熱性に対する要求が必要とされ、それぞれ
に非常に困難な問題を抱えている。以上のような欠陥を
同時に解決する新たな方式として提案されたのが、特開
昭６３−２５２７５０５号公報に開示されているせん断
モード型である。

【０００４】このせん断モード型のインク噴射装置は、
図１８に示すように、圧電セラミックスプレート２とカ
バープレート１０とノズルプレート１４と基板４１とか
ら構成されている。圧電セラミックスプレート２には、
ダイヤモンドブレード等による切削加工で、複数の溝３
が形成されている。また、各溝３の側面を形成する隔壁
６は矢印５の方向に分極されている。これら溝３は同じ
深さであり、かつ平行である。各溝３の深さは、圧電セ
ラミックスプレート２の後端面１５に近づくにつれて徐
々に浅くなっており、後端面１５付近には浅溝７が形成
されている。そして、各溝３の両側面の上半分に金属電
極８がスパッタリング等によって形成されている。ま
た、浅溝７の側面及び底面に金属電極９がスパッタリン
グ等によって形成されている。これにより、溝３の両側
面に形成された金属電極８は浅溝７に形成された金属電
極９によって互いに電気的に接続されている。

【０００５】カバープレート１０はセラミックス材料，
樹脂材料等から成り、切削加工などによってインク導入
口１６及びマニホールド１８が形成されている。そし
て、圧電セラミックスプレート２の溝３が加工された側
の面とカバープレート１０のマニホールド１８が加工さ
れた側の面とがエポキシ系接着剤２０（図１９参照）に
よって接着される。このように、溝３の上部開口が覆わ
れることにより、図１９に示すように、横方向に同じ間
隔を有する複数のインク室４（図１９参照）が形成され
る。各インク室４は長方形断面の細長い形状であり、全
てのインク室４内には、インクが充填される。

【０００６】図１８に示すように、圧電セラミックスプ
レート２及びカバープレート１０の前端面にノズルプレ
ート１４が接着されており、このノズルプレート１４の
各インク室４の位置に対応した位置にノズル１２が設け
られている。このノズルプレート１４は、ポリエステ
ル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケ
トン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネイト、酢酸
セルロース等のプラスチックによって形成される。そし
て、圧電セラミックスプレート２の溝３が加工された側
とは反対側の面には、基板４１がエポキシ系接着剤など
によって接着されている。その基板４１には各インク室
４に対応して導電層のパターン４２が形成されている。
その導電層のパターン４２と浅溝７の金属電極９とは、
ワイヤボンディングによって導線４３で接続されてい
る。

【０００７】次に、このインク噴射装置の動作を図１
９，図２０を用いて説明する。駆動電圧が印加される前
には各隔壁６は図１９の状態にある。図２０において、
インク室４ｃからインクの噴射を行なうとすると、イン
ク室４ｃに、すなわち金属電極８ｄと８ｅとに正の駆動
電圧Ｖが印加され、金属電極８ｃと８ｆとが接地され
る。隔壁６ｂには矢印１３ｂの方向の駆動電界が発生
し、隔壁６ｃには矢印１３ｃの方向の駆動電界が発生す
る。すると、駆動電界方向１３ｂ及び１３ｃと分極方向
５とが直交しているため、隔壁６ｂ及び６ｃは、圧電厚
みすべり効果により、インク室４ｃの内側方向に急速に
変形する。この変形によってインク室４ｃの容積が減少
してインク圧力が急速に増大し、圧力波が発生して、イ
ンク室４ｃに連通するノズル１２（図１８参照）からイ
ンクが噴射される。

【０００８】また、駆動電圧Ｖの印加が停止されると、
隔壁６ｂ及び６ｃが図１９に示す変形前の状態に戻るた
め、インク室４ｃ内のインク圧力が徐々に低下する。す
ると、図示しないインクタンクからインク供給口１６及
びマニホールド１８を通してインク室４ｃ内へインクが
供給される。なお、インク噴射の効率を向上させるため
に、上記分極５の方向を図２１の矢印７１のように反対
にし、正の電圧を印加することにより、図２２に示すよ
うにまず隔壁６ｂ及び６ｃをお互いに離れるように変形
させ、その後電圧の印加を停止することにより、隔壁６
ｂ及び６ｃを変形前の状態に戻して、インクを噴射させ
る駆動方法が提唱されている。

【０００９】このような駆動方法を用いた場合の各イン
ク室４内におけるインク噴射時の圧力波の挙動につい
て、図２１，図２２のインク噴射装置断面図を参照しな
がら具体的に説明する。ここで、隔壁６の分極方向は、
矢印７１で示す下向きである。そして、図２２のインク
室４ｃからインクを噴射するために、当該インク室４ｃ
に対する電圧の印加を制御して電圧パルスを与える（こ
こで、インク室に電圧を印加するとは、そのインク室に
面する金属電極に電圧を印加することである。）。する
と、最初の立ち上がりで隔壁６ｂと６ｃは互いに離れる
ように変形する。インク室４ｃの容積が増えて、ノズル
１２付近を含むインク室４ｃ内の圧力が減少する。この
状態をＬ／ａで表される時間だけ維持する。すると、そ
の間マニホールド１８（図１８）からインクが供給され
る。なお、上記Ｌ／ａは、インク室４内の圧力波が、イ
ンク室４の長手方向に（マニホールド１８からノズルプ
レート１４まで、またはその逆）伝播するに必要な時間
であり、インク室４の長さＬとインク中での音速ａとに
よって決まる。圧力波の伝播理論によると、上記の立ち
上がりからちょうどＬ／ａの時間が立つとインク室４ｃ
内の圧力が逆転し、正の圧力に転じるが、このタイミン
グに合わせてインク室４ｃに印加されている電圧を０Ｖ
に戻す。すると、隔壁６ｂと６ｃとが変形前の状態（図
２１）に戻り、インクに圧力が加えられる。その時、前
記正に転じた圧力と、隔壁６ｂ，６ｃが変形前の状態に
戻ることにより発生した圧力とが加え合わされ、比較的
高い圧力がインク室４ｃのノズル１２付近の部分に生じ
て、インクがノズル１２から噴出される。

【００１０】このインク噴射装置を用いて記憶媒体にイ
メージ情報を形成するに当たっては、その構造上、少な
くとも隣接するインク室４から同時にインクを噴射する
ことはできない。そのため、例えば特開平２−１５０３
５５号公報に記載されているように、インク室４を奇数
番目のものと偶数番目のものとの２つのグループに分け
て交互に噴射させる方法が用いられる。また、このよう
な方法を用いた場合各インク室４間の相互干渉であるク
ロストークが大きいときには、その改善方法として、イ
ンク室４を、それぞれｎ−１個おきのインク室４を含む
ｎ個（ｎは３以上）のグループ（例えばグループ数が３
の場合は、図２２においてインク室４ａと４ｄが、イン
ク室４ｂと４ｅが、インク室４ｃと４ｆがそれぞれ同一
グループのメンバーである）に分け、ローテーションに
より各グループのインク室４に順次駆動電圧を印加して
駆動することが提唱されている。

【００１１】ところが、このように３つ以上のグループ
に分けて順次駆動する時でも次に述べるような不都合が
生じる。つまり、図２２において例えばインク室４ｃか
らインクが噴射されるときにはインク室４ｃの隔壁６ｂ
及び６ｃが変形するが、隔壁６ｂは同時にインク室４ｂ
の隔壁でもあり、隔壁６ｃは同時にインク室４ｄの隔壁
でもあるから、インク室４ｂ及び４ｄ内にも圧力波が生
じる。これらインク室４ｂ，４ｃ，４ｄ内の圧力波はイ
ンクを媒体として各インク室４内を伝播するとともにイ
ンク室４の端で反射され、インク室４内を何度も往復し
ながら減衰していく。そのため、インク噴射後において
も、各インク室４内には上記圧力波に起因する圧力変動
が暫く残留する。これがいわゆる残留圧力変動である。

【００１２】ここで、もし次のインク噴射がインク室４
ｄで行われるとすると、インク室４ｄ内では本来のイン
ク噴射用の圧力と上記の残留圧力変動が加算され、イン
クの噴射特性（例えば飛翔速度や体積）が上記残留圧力
変動がない場合とは異なる。そして、インク室４ｃのイ
ンク噴射による残留圧力変動は印字パターンによって異
なり、インク室４ｄから噴射される直前にインク室４ｃ
から噴射されていなければ残留圧力変動は殆どない。し
たがって、この場合インク室４ｄのインク噴射特性が印
字パターンによって変化し、安定した噴射が行なわれな
い。また、各グループのインク室４から順次インクが噴
射されるので、インク噴射装置の両外側のインク室４
（上記グループに属しておらず、インクの噴射が行われ
ない）を除くすべてのインク室４において上記の不都合
が生じる。

【００１３】これに対し、例えば特開昭６２−２９９３
４３号公報等に開示されているように、インク噴射を行
うための印字パルスに続いてキャンセルパルスを印加す
ることにより、インク室４内の残留圧力変動を低減する
ことが考えられている。つまり、インク噴射から一定時
間経過後に、インク室４内の残留圧力変動と位相が逆に
なるような圧力波を発生させるキャンセルパルスを印加
するのである。この方法を用いると、インク室４ｃに対
し印字パルスとキャンセルパルスを印加することによっ
て、インク室４ｂ、４ｃおよび４ｄ内の残留圧力変動を
同時にキャンセルすることができる。

【００１４】各インク室４内におけるインク噴射時の圧
力波変動、および残留圧力変動のキャンセルについて更
に詳細に説明する。まず、図２２のインク室４ｃからイ
ンクを噴射するために、当該インク室４ｃに対し図２３
の（ａ）に示すように金属電極８ｄ，８ｅに正の噴射用
電圧パルスＣを与える。すると、図２２に示すように、
パルスＣの立ち上がりで隔壁６ｂと６ｃはお互いに離れ
るように変形する。それによって、インク室４ｃの容積
が増えて、図２３の（ｄ）に示すように、インク室４ｃ
のノズル１２付近の圧力（以下、特に断らない限りイン
ク室４の圧力とはノズル１２付近の圧力を意味するもの
とする。）が減少する。この状態を前記時間Ｌ／ａだけ
維持する。すると、その間マニホールド１８（図１８参
照）からインクが供給される。

【００１５】そして、時間Ｌ／ａ後、図２３の（ａ）に
示すように、インク室４ｃの印加電圧を０Ｖに戻す。す
ると、隔壁６ｂおよび６ｃは変形前の状態に戻り、イン
クに圧力が加えられる。その時、上述したように圧力が
加算され、図２３の（ｄ）に示すような比較的高い圧力
Ｐｃがインク室４ｃ内のインクに与えられて、インクが
ノズル１２から噴射される。

【００１６】インクが噴射された後、もしインク室４ｃ
に対して新たな電圧パルスを与えなければ、インク室４
ｃの圧力は図２３の（ｄ）に実線で示すように２Ｌ／ａ
を周期として暫く変動し続ける。これが残留圧力変動で
ある。

【００１７】一方、上記の一連の動作をインク室４ｃに
隣接するインク室４ｄから見ると、片方の隔壁６ｃのみ
がインク室４ｃから見たのと反対の変形をするので、イ
ンク室４ｄのノズル１２付近は、図２３の（ｅ）に実線
で示すように図２３の（ｄ）とは位相が反対で、振幅が
半分の圧力変動が現れる。ただし、図２３の（ｄ）の実
線は、後述するように後半部において別の駆動波形によ
る影響を受けたものである。なお、図示は省略するが、
インク室４ａについても全く同様である。

【００１８】次に、インク室４ｃからインクを噴射させ
た後、例えば図２３の（ｂ）に示す噴射用電圧パルスＤ
をインク室４ｄに与えてインクを噴射させるとする。こ
のパルスＤを印加する時点では、図２３の（ｅ）に示す
ようにインク室４ｄ内には未だ残留圧力変動が存在して
いるので、図２３の（ｅ）のパルスＤ印加後の圧力変動
は、図２３の（ｄ）に実線で示す残留圧力変動がない場
合の圧力変動とは異なったものとなる。

【００１９】そこで、図２３の（ａ）に破線で示すキャ
ンセルパルスＫを噴射用パルスＣの立ち下がりからＬ／
ａ後にインク室４ｃに印加する。キャンセルパルスＫの
幅はＬ／ａで、極性は噴射パルスＣと反対の負である。
また、電圧値は残留圧力変動の振幅に応じて、その変動
をちょうど打ち消すように設定する。このキャンセルパ
ルスＫを与えることによって隔壁６ｂ及び６ｃはインク
噴射時と反対の変形をし、残留圧力変動と位相が反対の
圧力波を与えて、残留圧力変動を打ち消す。つまり、図
２３の（ｄ）と（ｅ）とに破線で示すように、電圧パル
スＤを印加する前にインク室４ｄ内のインクの圧力を０
にするのである。

【００２０】その後、インク室４ｄに印字パルスＤを印
加すれば、インク室４ｄの圧力変動は、図２３の（ｅ）
に破線で示すように、図２３の（ｄ）に実線で示すイン
ク室４ｃの圧力変動（隣接するインク室から直前にイン
ク噴射が行われなかった場合の圧力変動）と同じにな
る。

【００２１】次に、上記残留圧力変動のキャンセルを実
現するための駆動回路を説明する。図２４に示す出力信
号Ｘ、Ｙ、Ｚは、それぞれインク室４の金属電極８に与
える電圧をＶ、Ｏ、−Ｖ／２にするための信号である。
出力信号Ｘがオンになると、インクを噴射するための電
圧パルス（図２３中のＣ，Ｄ）を発生させる。また、出
力信号Ｚがオンになると、キャンセル用の圧力変動をお
こすための電圧パルス（図２３中のＫ）を発生させる。
また上記以外の場合は出力信号Ｙがオンになり、出力電
圧を０にする。コンデンサ９１はインク室４の隔壁６と
その両側に形成された金属電極８によって構成される。

【００２２】駆動回路は破線で囲まれる３つのブロック
から構成され、それぞれが噴射用充電回路８２、放電用
回路８４及びキャンセル圧力発生用回路８６である。そ
して、入力信号ＸがオンするときはトランジスタＴｃが
導通し、抵抗Ｒ１２を介してコンデンサー９１の電極Ｅ
に正の電源８７からＶの電圧を印加する。入力信号Ｙが
オンするときはトランジスタＴｇが導通し、抵抗Ｒ１２
を介してコンデンサー９１の電極Ｅをアースする。ま
た、入力信号ＺがオンするときはトランジスタＴｓが導
通し、抵抗Ｒ１２を介してコンデンサー９１の電極Ｅに
負の電源８８から−Ｖ／２の電圧を印加する。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】このようなキャンセル
付き駆動方法でインクを噴射させるときは、正の電圧で
あるインク噴射パルスを与えてから圧力波がインク室４
内で伝播し一往復した後に、残留圧力変動をキャンセル
するため、負の電圧であるキャンセルパルスを与えなけ
ればならない。このため、正の電源と負の電源とが必要
であり、駆動回路が複雑となり、コストが上がるという
問題があった。本発明は、この問題を解決するためにな
されたものであり、単一の駆動電源で残留圧力変動を打
ち消し得るインク噴射装置の駆動方法を提供することを
目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】そして、請求項１の発明
に係る駆動方法は、分極された圧電素子で少なくとも一
部が形成された複数の隔壁と、それら隔壁によって隔て
られた複数のインク室と、電圧が印加されて圧電素子に
前記分極方向と略直交する電界を発生させる電極と、電
極に電圧を印加するための駆動電源とを有するインク噴
射装置の駆動方法であって、駆動電源から複数のイン
ク室の内の第一インク室の両側の電極に電圧を印加し
て、両側の隔壁を互いに反対方向に変形させることによ
り第一インク室の容積を自然状態から変化させる第一ス
テップと、所定時間後、第一インク室の電極への駆動
電源からの電圧の印加を停止して、第一インク室の容積
を変化状態から自然状態に復帰させる第二ステップと、
第一インク室の両側の第二、第三インク室に、第一イ
ンク室の電極に印加した電圧と同じ極性の電圧を駆動電
源から印加して、第一インク室の両隔壁を前記第一ステ
ップとは反対向きに変形させ第一インク室の容積を自然
状態から第一ステップと反対向きに変化させる第三ステ
ップと、所定時間後、第二、第三インク室の電極への
駆動電源からの電圧の印加を停止して、第一インク室の
容積を自然状態に復帰させる第四ステップとを含むこと
を特徴とする。

【００２５】請求項２の発明に係る駆動方法は、上記第
二ステップと第三ステップとが、ほぼ連続して行われる
ことを特徴とする。請求項３の発明に係る駆動方法は、
上記第一ステップが第一インク室の容積を自然状態から
増大状態に変化させるステップであり、第二ステップが
第一インク室の容積を増大状態から自然状態に変化させ
るステップであり、第三ステップが第一インク室の容積
を自然状態から減少状態に変化させるステップであり、
第四ステップが第一インク室の容積を減少状態から自然
状態に変化させるステップであって、かつ、第一ステッ
プと第二ステップとの間の前記所定時間が、圧力波がイ
ンク室を片道伝播する時間であり、第一ステップの電圧
値と第三ステップの電圧値とが同一値であり、第三ステ
ップと第四ステップとの間の前記所定時間が、前記圧力
波が片道伝播する時間の二倍の時間であることを特徴と
する。請求項４の発明に係る駆動方法は、第三ステップ
が第二ステップの所定時間後に行われることを特徴とす
る。

【００２６】

【作用】請求項１記載の発明では、まず、インクを噴射
するインク室である第一インク室（正確には第一インク
室の両側の隔壁の電極）に駆動電源から電圧を印加して
第一インク室の隔壁を変形させ、第一インク室の容積を
自然状態から変化させる。所定時間後、第一インク室の
容積を変化状態から自然状態とし、第一インク室の両側
の第二，第三インク室に第一インク室に印加した電圧と
同極性の電圧を同じ駆動電源から印加して第一インク室
の両隔壁を第一ステップとは反対方向に変形させ、第一
インク室の容積を自然状態から前記第一ステップと反対
向きに変化させる。さらに所定時間後、第一インク室の
容積を自然状態にする。このように、駆動電源からの電
圧を所定時間第一インク室に印加した後、第一インク室
の両側の第二，第三インク室に所定時間印加することに
より、単一の駆動電源によって第一インク室の両側の隔
壁の変形方向を変化させて第一インク室の容積を増減さ
せるのである。

【００２７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明の第二ステップおよび第三ステップの実行をほぼ連続
して行うことにより第一インク室の両側の隔壁の変形方
向の逆転をほぼ連続して行わせるものである。例えば、
第一ステップと第二ステップとの間の所定時間が、イン
ク室内の圧力波がインク室の長手方向を片道伝播する時
間であるＬ／ａ（インク室の長さＬを音速ａで除した
値）である場合には、このように連続して隔壁の変形方
向を逆転させることにより第一インク室内の圧力変動を
有効に増大させることができる。

【００２８】さらに具体的に説明すれば、第一インク室
に第一インク室の両側の隔壁が互いに離れる方向の電圧
を印加すると、第一インク室の容積が増加し、第一イン
ク室内に負の圧力が発生する。この状態を時間Ｌ／ａだ
け維持すると、負の圧力を有する第一インク室内にイン
ク容器等からインクが供給され、電圧の印加開始時から
Ｌ／ａ時間後には第一インク室内の圧力が反転して正に
なる。このタイミングに合わせて第二ステップを実行
し、第一インク室の電圧を０Ｖに戻すと、両隔壁は変形
前の状態に戻って第一インク室の容積が減少する。それ
に引き続いて第三ステップを実行し、第二，第三インク
室に電圧を印加すると、第一インク室の両隔壁が互いに
近づく方向に変形して第一インク室の容積が一層減少
し、第一インク室の容積の減少量が、第一ステップおよ
び第二ステップのみの実行時に比較してほぼ２倍にな
る。したがって、この容積減少に基づいて発生する正の
圧力もほぼ２倍となり、この高い正の圧力と、上記第一
インク室内の圧力伝播による正の圧力との加算により第
一インク室の圧力が一層高められ、第一インク室の先端
に取り付けられたノズルからインクが良好に噴出するこ
ととなる。

【００２９】請求項３の発明では、第一ステップを実行
して第一インク室の容積を自然状態から増大状態に変化
させ、その状態を時間Ｌ／ａだけ維持した後、第二ステ
ップを実行して第一インク室の容積を増大状態から自然
状態に戻す。そして、第二ステップにほぼ連続して第三
ステップを実行し、第一ステップと同じ大きさの電圧パ
ルスを第二，第三インク室に印加して第一インク室の容
積を自然状態から減少状態に変化させる。これによっ
て、請求項２の場合と同様に大きな正の圧力が発生し、
第一インク室からインクが良好の噴射される。

【００３０】第一インク室の容積を自然状態から減少状
態に変化させた後、その状態をＬ／ａの二倍の時間維持
した後、第四ステップを実行して第二，第三インク室へ
の電圧印加を止め、第一インク室の容積を減少状態から
自然状態に戻す。第三ステップで第一ステップと同じ大
きさの電圧を第二，第三インク室に印加して第一インク
室の容積を減少させた後、時間２Ｌ／ａが経過したとき
には、第一インク室には圧力伝播により二度反転すると
ともに大きさが二度減少した正の圧力が発生する。この
とき第四ステップを実行して第一インク室の容積を減少
状態から自然状態に戻せば、第一インク室内に負の圧力
が発生するが、第四ステップ実行時の第一インク室内の
圧力が上記大きさが二度減少した正の圧力であるため、
この正の圧力が第四ステップの実行による負の圧力によ
りほぼ打ち消される。このようなインク室内の圧力の相
殺は隣接する第二，第三インク室においても同様に起こ
る。

【００３１】請求項４の発明では、第二ステップを実行
して第一インク室の容積を自然状態に戻した後、所定時
間経過後に第三ステップを実行して第二，第三インク室
に電圧を印加し、第一インク室の両隔壁を第一ステップ
とは反対方向に変形させる。この場合、例えば、所定時
間をＬ／ａとし、その所定時間経過後に第三ステップを
実行してから第四ステップを実行するまでの時間をＬ／
ａとし、かつ、第三ステップで印加される電圧を適当な
大きさに設定すれば、第一，第二ステップで第一インク
室内に発生した圧力波を第３，第４ステップで打ち消す
ことができる。なお、上記所定時間は適宜（例えばｎ×
Ｌ／ａ，但しｎは奇数）設定することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１の発明によれば、第一インク室の両側の隔壁の互いに
反対方向への変形を単一の駆動電源で行わせることが可
能となる。そのため、駆動回路が従来より単純となり、
コストが低下する。請求項２の発明によれば、少ない隔
壁の変形量でインク室内圧力を高めることができ、隔壁
の長寿命化が図れる。また、隔壁材質の選択の幅を広げ
ることもできる。請求項３の発明によれば、第一インク
室内およびそれと隣接する第二，第三インク室内の残留
圧力変動を、簡単な制御で、早期に、殆どなくすことが
でき、それによって、第一インク室からインクが噴出さ
れた後の第二あるいは第三インク室からのインクの噴出
を安定して、能率よく行うことができる。請求項４の発
明によれば、単一の駆動電源を用いて任意のタイミング
で第一インク室内の残留圧力変動を打ち消すことができ
る。

【００３３】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。本実施例のインク噴射装置は、図１
８に示す従来のインク噴射装置と同様に、圧電セラミッ
クスプレート２とカバープレート１０とノズルプレート
１４と基板４１とを備えている。圧電セラミックスプレ
ート２には、隔壁６によって隔てられた複数の溝３が形
成されており、それら隔壁６は図２１に示す矢印７１の
方向に分極されている。そして、溝３の両側面の上半分
に形成された両金属電極８は浅溝７に形成された金属電
極９によって電気的に接続されている。

【００３４】そして、圧電セラミックスプレート２の溝
３が加工された側の面とカバープレート１０のマニホー
ルド１８が加工された側の面とがエポキシ系接着剤２０
（図１９）によって接着されて、複数のインク室４が構
成されている。圧電セラミックスプレート２及びカバー
プレート１０の前端面に、各インク室４の位置に対応し
た位置にノズル１２が設けられたノズルプレート１４が
接着されている。

【００３５】本インク噴射装置の具体的な寸法の一例
は、インク室４の長さＬが７．５ｍｍであり、ノズル１
２のインク噴射側の径が４０μｍ、インク室４側の径が
７２μｍ、長さが１００μｍである。また、実験に供し
たインクの粘性は５ｃｐｓ、表面張力は３０ｄｙｎ／ｃ
ｍであり、このインク中における音速ａと上記Ｌとの比
Ｌ／ａは１６μｓｅｃであった。この種のインク噴射装
置では、一般的に、インク噴射後にインク室４のノズル
１２付近に残る圧力、つまり残留圧力は、インク噴射の
ための圧力の３０〜５０％の大きさで、反転した圧力で
ある。したがって、一般的に残留圧力係数は、−０．３
〜−０．５である。

【００３６】金属電極９は周知のワイヤボンディングに
よって導線４３でパターン４２と電気的に接続されてい
る。また、基板４１の各パターン４２は、図１に示す制
御回路１００に接続されており、別の回路から入力され
るクロック信号Ｃ，印字信号Ｐ，ラッチ信号Ｒ，噴射信
号Ｊ，反転信号Ｔ等に基づいてインク室４に印加される
出力電圧がＶもしくは０に制御される。制御回路１００
には、シリアル／パラレル変換器１０６と、それぞれが
各パターン４２と１対１に対応するアンドゲート１０
７，イクスクルーシブオアゲート１０９および駆動回路
１０８とが備えられている。シリアル／パラレル変換器
１０６はパターン４２の数ｎと同じチャンネル数ｎを有
しており、一般的な作動原理によりシリアル信号をパラ
レル信号に変換するものである。

【００３７】クロック信号Ｃに応じてｎ個のシリアル印
字信号Ｐがシリアル／パラレル変換器１０６に取り込ま
れた後、ラッチ信号Ｒによりラッチされ、ｎ個の出力端
子１１０からパラレルに出力される状態となる。このパ
ラレルの印字信号は、印字を必要とするインク室４に対
応する出力端子１１０で１となり、それ以外の出力端子
１１０で０となって、それぞれアンドゲート１０７に送
られる。

【００３８】ラッチ信号Ｒにやや遅れてアンドゲート１
０７に噴射信号Ｊが入力され、シリアル／パラレル変換
器１０６から送られる信号が１であるアンドゲート１０
７の出力信号が１となる。各アンドゲート１０７の出力
信号が対応するイクスクルーシブオアゲート１０９に入
力され、かつ、噴射信号Ｊから一定時間遅れて反転信号
Ｔが全てのイクスクルーシブオアゲート１０９に入力さ
れる。両信号が同じイクスクルーシブオアゲート１０９
の出力信号が０となり、異なるものの出力信号は１とな
る。各イクスクルーシブオアゲート１０９の出力信号
は、対応する駆動回路１０８の入力端子１１２に送ら
れ、その出力信号が１の場合に駆動回路１０８の出力端
子１１４の電圧がＶとなり、出力信号が０の場合に０に
なる。

【００３９】駆動回路１０８は、図２に示すように、入
力端子１１２，出力端子１１４，正の駆動電源１１６，
抵抗体Ｒ１〜Ｒ５，トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４を備え
ている。この駆動回路１０８では、入力端子１１２から
入力される信号が１の場合には、トランジスタＴｒ４が
オンし、トランジスタＴｒ３がオフすることにより、駆
動電圧発生用のトランジスタＴｒ１がオンして出力端子
１１４に駆動電源１１６から電圧Ｖが印加されるととも
に、エミッタが接地された放電用のトランジスタＴｒ２
がオフする。一方、入力される信号が０の場合には、ト
ランジスタＴｒ４がオフし、トランジスタＴｒ３がオン
することにより、トランジスタＴｒ１がオフし、トラン
ジスタＴｒ２がオンして出力端子１１４が接地される。
したがって、入力端子１１２に入力される信号が１にな
ると出力端子１１４に電圧Ｖが印加され、入力される信
号が０になると出力端子１１４が接地されて電圧が０に
なるのである。

【００４０】制御回路１００によるインク噴射装置の制
御を、図３のタイムチャートを参照しつつさらに具体的
に説明する。インク噴射装置は、３つのグループに分け
て順次駆動される。つまり、図４においてインク室４ａ
１と４ａ２、インク室４ｂ１と４ｂ２、インク室４ｃ０
と４ｃ１と４ｃ２がそれぞれ同一グループのメンバーで
あり、インク室４ａ１，４ａ２→インク室４ｂ１，４ｂ
２→インク室４ｃ０，４ｃ１，４ｃ２のローテーション
で駆動される。

【００４１】図３に示すように、クロック信号Ｃに同期
して印字信号Ｐが１個ずつシリアル／パラレル変換器１
０６に取り込まれる。この際、印字信号Ｐは、ドットの
形成を指示するものである場合は１，形成を指示しない
ものである場合は０となる。図３における印字信号Ｐの
図示はこのことを示している。この印字信号Ｐの取り込
みに伴ってシリアル／パラレル変換器１０６の各出力端
子１１０の信号が１チャンネル分ずつシフトさせられ、
１または０になる。ｎ個の印字信号の取り込みが完了し
たタイミングＡで、シリアル／パラレル変換器１０６に
ラッチ信号Ｒが入力され、それの各出力端子１１０の信
号が固定される。

【００４２】例えば、インク室４ｂ１（図４）からのみ
インクの噴射が行われる場合には、インク室４ｂ１に対
応する出力信号ＳＰ１（ｂ１）が１となり、他のインク
室４に対応する出力信号ＳＰ１（ｏ）は０となる。これ
らの出力信号ＳＰ１がアンドゲート１０７に加えられて
も、噴射信号Ｊは通常０であるため、全てのアンドゲー
ト１０７の出力信号は０のままである。しかし、タイミ
ングＢで噴射信号Ｊが１となると、出力信号ＳＰ１（ｂ
１）が入力されているアンドゲート１０７の出力信号Ｓ
Ｐ２（ｂ１）はその噴射信号Ｊが１を維持している間１
となる。他のアンドゲート１０７の出力信号ＳＰ２
（ｏ）は０のままに保たれる。

【００４３】この出力信号ＳＰ２はイクスクルーシブオ
アゲート１０７に入力されるが、反転信号Ｔは通常０で
あるため、出力信号ＳＰ２のうち出力信号ＳＰ２（ｂ
１）のみが反転信号Ｔと異なる。そのため、出力信号Ｓ
Ｐ２（ｂ１）が入力されるイクスクルーシブオアゲート
１０９の出力信号ＳＰ３（ｂ１）のみが１となり、他の
出力信号ＳＰ３（ｏ）は０となる。したがって、インク
室４ｂ１のみに駆動電圧印加指令信号が発生せられ、駆
動回路１０８の出力端子１１４からインク室４ｂ１に電
圧Ｖが印加される。

【００４４】噴射信号Ｊが加えられてから時間Ｌ／ａ
（例えば１６μｓｅｃ）経過後のタイミングＣで反転信
号Ｔが１とされる。すると、出力信号ＳＰ２（ｂ１）の
みが反転信号Ｔと同じ信号を有することとなって、その
出力信号ＳＰ２（ｂ１）が入力されるイクスクルーシブ
オアゲート１０９の出力信号ＳＰ３（ｂ１）のみが０と
なり、他のイクスクルーシブオアゲート１０９の出力信
号ＳＰ３（ｏ）は１となる。それによって、出力端子１
１４からインク室４ｂ１に印加されていた電圧が０とな
り、他のインク室４には電圧Ｖが印加される。

【００４５】反転信号Ｔが加えられてから時間２Ｌ／ａ
（例えば３２μｓｅｃ）経過後のタイミングＤで噴射信
号Ｊと反転信号Ｔとが共に０とされ、アンドゲート１０
７の出力信号ＳＰ２が全て０となってイクスクルーシブ
オアゲート１０９の出力信号ＳＰ３が０となり、他のイ
ンク室４に印加されていた駆動電圧が０となって１回の
インク噴射のための電圧供給が終了し、次のインク噴射
のタイミングが待たれる。本実施例では、インクの噴射
間隔を定める駆動周波数は５ｋＨｚである。

【００４６】以上詳記した制御回路１００の制御に応じ
てインク噴射装置は図４〜図６に示すように作動してイ
ンク室４ｂ１からインクを噴射する。図７に示すタイミ
ング（ａ）では、図４に示すように各インク室４には電
圧が印加されておらず、隔壁６も変形していない。イン
ク室４が自然状態にあるのである。タイミング（ｂ）で
インク室４ｂ１に正の電圧Ｖが印加され、他のインク室
４の電極８は接地される。それにより、図５に示すよう
に、隔壁６ａ１と６ｂ１とが互いに離れる方向に変形し
て、インク室４ｂ１の容積を自然状態から増大させ、イ
ンク室４ｂ１内に負の圧力が発生し、図示しないインク
タンクからインク供給口１６（図１８参照）及びマニホ
ールド１８を経てインク室４ｂ１にインクが供給され
る。このとき、インク室４ｂ１の隣のインク室４ａ１、
４ｃ１の容積は減少し、正の圧力が発生するが、インク
を噴射させるほどの圧力ではない。

【００４７】図７に示すＬ／ａ時間後のタイミング
（ｃ）でインク室４ｂ１に印加されていた電圧Ｖが除去
されるとともに、他のインク室４ｃ０，４ａ１，４ｃ
１，４ａ２，４ｂ２，４ｃ２に正の電圧Ｖが印加され
る。すると、隔壁６ａ１，６ｂ１は図４に示す元の状態
を越えてインク室４ｂ１の内側へ変形し、図６に示すよ
うにインク室４ｂ１の容積を増大状態から自然状態を越
えて減少状態とし、インク室４ｂ１内に正の圧力を発生
させる。したがって、タイミング（ｂ）でインク室４ｂ
１に発生した負の圧力が圧力伝播によりＬ／ａ時間後に
反転するとともに大きさが減少して生じる正の圧力と、
タイミング（ｃ）でのインク室４ｂ１の減少の結果発生
した正の圧力とが加算され、その大きな正の圧力によっ
てインクがインク室４ｂ１のノズル１２から噴射され
る。

【００４８】この時、隔壁６ａ１、６ｂ１以外の隔壁６
ｃ０，６ｃ１，６ａ２，６ｂ２の両側の電極８には電圧
Ｖが印加されているので、電位差がなく、電界が発生し
ないため、隔壁６ｃ０，６ｃ１，６ａ２，６ｂ２は変形
しない。したがって、インク室４ｃ０，４ａ２，４ｂ
２，４ｃ２の容積は自然状態である。隔壁６ａ１、６ｂ
１の変形によりインク室４ａ１、４ｃ１の容積は増大し
て、負の圧力が発生する。そして、前述のようにタイミ
ング（ｂ）でインク室４ａ１、４ｃ１に発生した正の圧
力が圧力伝播によりＬ／ａ時間後に反転するとともに大
きさが減少して生じる負の圧力と、タイミング（ｃ）で
のインク室４ａ１、４ｃ１の容積増大の結果発生した負
の圧力とが加算される。

【００４９】タイミング（ｃ）から時間２Ｌ／ａ後であ
るタイミング（ｄ）で、インク室４ｃ０，４ａ１，４ｃ
１，４ａ２，４ｂ２，４ｃ２に対応する入力端子１１２
の信号が０とされて、インク室４ｃ０，４ａ１，４ｃ
１，４ａ２，４ｂ２，４ｃ２に印加されていた前記正の
電圧Ｖが除去され、隔壁６が図４に示す元の状態に戻
り、全てのインク室４の容積は自然状態となる。インク
室４ｂ１の容積は減少状態から自然状態となり、負の圧
力が発生し、インク室４ａ１，４ｃ１の容積は増大状態
から自然状態となり、正の圧力が発生する。

【００５０】タイミング（ｃ）から時間２Ｌ／ａ後に
は、インク室４ｂ１，４ａ１，４ｃ１の圧力は圧力伝播
により二度反転するとともに大きさが二度減少する。す
なわち、タイミング（ｃ）から時間Ｌ／ａ後に圧力は反
転するとともに大きさが減少し、その後さらに時間Ｌ／
ａが経過すると、圧力は再び反転するとともに大きさが
減少するのである。このため、タイミング（ｄ）では、
インク室４ｂ１の圧力はタイミング（ｃ）より大きさが
減少した正の圧力となっており、インク室４ａ１，４ｃ
１は、タイミング（ｃ）より大きさが減少した負の圧力
となっている。したがって、インク室４ｂ１内の大きさ
が減少した正の圧力が、インク室４ｂ１の容積が減少状
態から自然状態となることにより発生する負の圧力によ
って殆ど打ち消される。また、インク室４ａ１，４ｃ１
内の大きさが減少した負の圧力が、インク室４ａ１，４
ｃ１の容積が増大状態から自然状態となることにより発
生する正の圧力によって殆ど打ち消される。

【００５１】以上説明したように、本実施例のインク噴
射装置の駆動方法では、インク室４ｂ１に正の電圧を印
加してインク室４ｂ１の外側へ隔壁６ａ１，６ｂ１を変
形させ、両隣のインク室４ａ１，４ｃ１に正の電圧を印
加して、インク室４ｂ１の内側へ隔壁６ａ１，６ｂ１を
変形させているので、駆動電源が正の電源８７のみで済
み、図８に示すように幅Ｌ／ａの正の電圧に続いて幅２
Ｌ／ａの負の電圧を印加してインク室４ｂ１の隔壁６ａ
１，６ｂ１を同様に変形させる場合に比較して制御回路
が単純となり、コスト低減を図り得る。

【００５２】また、本実施例では、タイミング（ｃ）
で、インク室４ｂ１の隔壁６ａ１，６ｂ１を外側へ変形
した状態から内側へ変形状態とすることによりインクの
噴射を行なっているので、インク室４ｂ１の隔壁６ａ
１，６ｂ１を外側と内側とのいずれか一方へのみ変形さ
せてインクの噴射を行う場合に比較して隔壁６の自然状
態からの変形量が小さく、熱の発生を抑制することがで
きるので、隔壁６の損傷で決まるインク噴射装置の寿命
を延ばすことができる。また、隔壁隔壁６ａ１，６ｂ１
を変形させるに必要な電圧の絶対値も小さくてよい。

【００５３】さらに、本実施例では、印字パルスの立ち
下がりから２Ｌ／ａ後にインク室４ａ１，４ｃ１への電
圧の印加を停止して、インク室４ｂ１，４ａ１，４ｃ１
の容積を自然状態に戻しているので、インク室４ｂ１，
４ａ１，４ｃ１内の圧力伝播によって減少した残留圧力
が殆ど打ち消される。したがって、次のグループである
インク室４ｃ１のインク噴射が良好に行われ、印字品質
がよい。

【００５４】また、タイミング（ｃ）で、噴射するイン
ク室４ｂ１を接地し、噴射しないインク室４ｃ０，４ａ
１，４ｃ１，４ａ２，４ｂ２，４ｃ２全てに電圧Ｖを印
加しているので、隔壁６ａ１，６ｂ１はインク室４ｂ１
内側へ変形するが、隔壁６ｃ０，６ｃ１，６ａ２，６ｂ
２は変形しない。このため、インク室４ｃ０，４ａ２，
４ｂ２，４ｃ２の容積は自然状態のままであり、インク
室４ｃ０，４ａ２，４ｂ２，４ｃ２に圧力が発生するこ
とがなく、アクシデントドロップが防止される。

【００５５】次に、インク室４ｂ１へのパルス幅の適正
範囲を求めるために行った実験の結果を説明する。図９
は、インク室４ｂ１への印加パルスの幅を変えたときの
評価を示す。ただし、インク室４ｂ１への電圧Ｖの印加
を停止すると同時に他のインク室４に電圧Ｖを２Ｌ／ａ
だけ印加した。ここで、評価の◎は優良であり、○は良
であり、△は普通であり、×は不良である。評価は、隣
のインク室４ａ１から噴射が行なわれたときと、噴射が
行なわれなかったときとについて、インク室４ｂ１から
のインク滴の大きさ、噴射速度および印字品質を比較す
ることにより行い、印字品質については１０人のコンパ
レータの観察によった。優良である◎は、インク滴の大
きさ，噴射速度および印字品質のいずれもが同一であっ
たことを示す。良である○は、インク滴の大きさは同
一、噴射速度はほとんど同じで、印字品質も同一であっ
たことを示す。普通である△は、インク滴の大きさは殆
ど同じ、噴射速度は少し異なり、印字品質は拡大して観
察すれば少しドットずれがあるものの実用的には十分な
程度であったことを示す。不良である×は、インク滴の
大きさが異なり、噴射速度がかなり異なり、ドットずれ
が大きく実用上不十分であったことを示す。なお、不良
である×でも、駆動周波数を低くすると、評価が普通と
なるが、印字速度が遅く、実用的でない。

【００５６】図９に示すように、パルス幅が８〜２４μ
ｓｅｃのとき、印字を良好に行ない得る。この実験で
は、Ｌ／ａが１６μｓｅｃ、駆動周波数が５ｋＨｚ、残
留圧力係数が−０．５のインク噴射装置を用いたが、残
留圧力係数を−０．３，−０．４としても同様の結果と
なった。つまり、パルス幅が０．５Ｌ／ａ〜１．５Ｌ／
ａのとき、印字を良好に行い得る。また、Ｌ／ａを変え
て、同様の実験を行なったが、印字を良好に行い得る範
囲は変わらなかった。このように、噴射するインク室４
ｂ１へのパルス幅が０．５Ｌ／ａ〜１．５Ｌ／ａであれ
ば、印字を良好に行い得る。

【００５７】次に、インク室４ｂ１以外のインク室４ｃ
０，４ａ１，４ｃ１，４ａ２，４ｂ２，４ｃ２へのパル
ス幅の適正範囲を求めた。図１０は、インク室４ｂ１以
外のインク室４へのパルス幅を変えたときの評価を示
す。この評価は上述した図５の評価と同様の基準で行っ
た。ただし、インク室４ｂ１へ幅Ｌ／ａの電圧Ｖを印加
し、その電圧停止と同時にインク室４ｂ１以外のインク
室４へ電圧Ｖを印加した。図１０に示すように、パルス
幅が３２〜３６μｓｅｃのとき、印字を良好に行い得
る。この実験では、Ｌ／ａが１６μｓｅｃ、駆動周波数
が５ｋＨｚ、残留圧力係数が−０．５のインク噴射装置
を用いたが、残留圧力係数を−０．３，−０．４とした
ときでも同様の結果となった。つまり、パルス幅が２Ｌ
／ａ〜２．２５Ｌ／ａのときに、印字を良好に行い得
る。また、Ｌ／ａを変えて、同様の実験を行なったが、
印字を良好に行い得る範囲は変わらなかった。このよう
に、噴射するインク室４ｂ１以外へのパルス幅が２Ｌ／
ａ〜２．２５Ｌ／ａであれば、印字を良好に行い得る。

【００５８】次に、噴射するインク室４ｂ１と他のイン
ク室４との電圧値の大きさの割合の適正範囲を求めた。
図１１は、噴射のために必要な電圧差を１００として、
噴射するインク室４ｂ１への電圧値と他のインク室４ｃ
０，４ａ１，４ｃ１，４ａ２，４ｂ２，４ｃ２への電圧
値との割合を変えたときの評価を示す。この評価は上述
した図９の評価と同様の基準で行った。ただし、インク
室４ｂ１への電圧の幅はＬ／ａであり、他のインク室４
への電圧の幅は２Ｌ／ａである。図１１から、印字を良
好に行い得る範囲は、残留圧力係数が−０．３の場合に
はインク室４ｂ１へ印加する電圧値の割合が３０から８
０であり、−０．４の場合には２０から８０であり、−
０．５の場合には２０から７０である。このような範囲
に、噴射するインク室４ｂ１と他のインク室４との電圧
値の大きさの割合を設定すれば印字を良好に行い得るの
である。

【００５９】次に、図７のタイミング（ｃ）における、
噴射するインク室４ｂ１の電圧の立ち下がりと他のイン
ク室４に印加される電圧の立ち上がりとの合計時間の適
正範囲を求めた。以上の説明においては、単純化のため
にインク室４に印加される電圧は瞬間に立ち上がり、瞬
間に立ち下がるものとしたが、実際には、駆動回路１０
８の出力端子１１４からインク室４に印加される電圧の
波形は、図１２に示すように回路構成素子の特性により
異なる傾斜を有するものとなる。この傾斜は一定限度内
で任意に調整することが可能であり、この傾斜、つまり
電圧の立ち上がり時間および立ち下がり時間は、後述の
隔壁６の応答時間より短くならない範囲でできる限り短
く調整することが望ましい。図１２における電圧の立ち
上がりと立ち下がりとの合計時間をｔとする。合計時間
ｔは、インク室４ｂ１の立ち下がりまたは他のインク室
４の立ち上がりにかかる時間が変化すれば変化するが、
他のインク室４の立ち上がりの開始時点が変わっても合
計時間ｔは変わる。

【００６０】図１３は、電圧の立ち上がりと立ち下がり
との合計時間ｔを変えたときのインクの噴射速度を示
す。Ｌ／ａが１６μｓｅｃのインク噴射装置に２０Ｖの
電圧を印加したときに、合計時間ｔを変えたときのもの
を実線で示し、電圧を２５Ｖとしたときのものを一点鎖
線で示し、Ｌ／ａが２０μｓｅｃのインク噴射装置に２
０Ｖの電圧を印加したときのものを２点鎖線で示す。

【００６１】図１３に実線で示すＬ／ａが１６μｓｅ
ｃ、電圧が２０Ｖのものでは、合計時間ｔが８μｓｅｃ
を越えると、噴射速度が急激に遅くなる。そして、噴射
速度が急激に変化する領域では、合計時間ｔにバラツキ
があると噴射速度が大きく変わって印字品質が悪くな
る。合計時間ｔが０〜８μｓｅｃの範囲では噴射速度の
変化が余りなく、良好に印字を行い得る。つまり、０〜
０．５Ｌ／ａの範囲で良好に印字を行い得るのである。
一点鎖線で示すＬ／ａが１６μｓｅｃ、電圧が２５Ｖの
ものは、実線のものを上方へ平行移動したものとなり、
合計時間ｔが８μｓｅｃを越えると噴射速度が急激に遅
くなる。つまり、０〜０．５Ｌ／ａの範囲で良好に印字
を行い得る。なお、電圧を他の値にすると実線のものを
上方または下方へほぼ平行移動したものとなった。した
がって、電圧値を変化させても０〜０．５Ｌ／ａの範囲
で良好に印字を行い得る。二点鎖線で示すＬ／ａが２０
μｓｅｃ、電圧が２０Ｖのものは、実線のものを横方向
に１．２５倍したものとなり、合計時間ｔが１０μｓｅ
ｃを越えると噴射速度が急激に遅くなる。よって、合計
時間ｔが０〜１０μｓｅｃの範囲で噴射速度の変化が余
りない。つまり、０〜０．５Ｌ／ａの範囲で良好に印字
を行い得る。なお、Ｌ／ａを他の値Ｇにすると、実線の
ものを横方向にＧ／１６倍したものとなった。したがっ
て、Ｌ／ａを変化させても、０〜０．５Ｌ／ａの範囲で
良好に印字を行い得る。

【００６２】なお、この実験では、駆動周波数が５ｋＨ
ｚ、残留圧力係数が−０．５のインク噴射装置を用いた
が、残留圧力係数を−０．３，−０．４としても同様の
結果となった。また、ノズル１２のインク噴射側の径は
４０μｍ、インク室４側の径は７２μｍ、ノズル１２の
長さは１００μｍであったがノズル１２の形状を変えて
も同様の範囲となった。

【００６３】隔壁６の応答時間、すなわち電圧を印加し
てから変形が終了するまでの時間は隔壁６の高さや幅に
よって変わるが、上記実験に使用したインク噴射装置は
隔壁６の高さが４８０μｍ、幅が８５μｍであり、応答
時間が２μｓｅｃであった。隔壁６の応答時間より速く
電圧を立ち上げたり、立ち下げたりしても隔壁６が応答
できず、熱が発生する。そして、インク噴射のタイミン
グ（ｃ）では、隔壁６はインク室４ｂ１の容積増大状態
から自然状態を経て減少状態まで変形するので、タイミ
ング（ｃ）における隔壁６の変形には少なくとも４μｓ
ｅｃかかる。したがって隔壁６の応答時間の２倍〜０．
５Ｌ／ａの範囲でインク噴射速度が速く、印字を良好に
行い得、隔壁６が過熱しない。また、隔壁６の応答時間
が２．５Ｌ／ａを越えるとインクは噴射されない。この
ように、合計時間ｔを、隔壁６の応答時間の２倍〜０．
５Ｌ／ａの範囲とすれば、印字を良好に行い得る。

【００６４】また、インク室４ｂ１に幅Ｌ／ａの電圧を
印加し、他のインク室４に幅２Ｌ／ａ電圧を印加すると
いうことは、図１４に示すように、インク室４ｂ１での
電圧の立ち上がりの中点Ａから前記合計時間ｔの中点Ｂ
までの時間をＬ／ａにし、合計時間ｔの中点Ｂから他の
インク室４での立ち下がりの中点Ｃまでの時間を２Ｌ／
ａにすることを意味するものとする。このように、電圧
の幅を中点間で設定すると、インク室４ｂ１に印加する
電圧の立ち上がり開始時点から立ち下がり終了時点まで
をＬ／ａとして、他のインク室４に印加する電圧の立ち
上がり開始時点から立ち下がり終了時点までを２Ｌ／ａ
としたときよりも、インクの噴射速度が速く、残留圧力
変動が良好に消去される。

【００６５】次に、噴射するインク室４ｂ１の隣のイン
ク室４ａ１とインク室４ｃ１との電圧印加のタイミング
のズレの許容範囲を求めた。図１６は、インク室４ａ１
の電圧印加開始時点とインク室４ｃ１の電圧印加開始時
点とのズレｍ（図１５参照）を変えたときのインクの噴
射速度を示している。ここでは、インク室４ｂ１の電圧
の立ち下がり終了時点からインク室４ａ１へ電圧を印加
し、インク室４ｃ１への電圧印加のタイミングを変えた
ものである。図１６には、Ｌ／ａが１６μｓｅｃのイン
ク噴射装置に２０Ｖの電圧を印加する場合に、電圧印加
開始ズレｍを変えたときの結果を実線で示し、前記イン
ク噴射装置に電圧を２５Ｖとした場合を一点鎖線で示
し、Ｌ／ａが２０μｓｅｃのインク噴射装置に２０Ｖの
電圧を印加した場合を二点鎖線で示している。

【００６６】図１６に実線で示すＬ／ａが１６μｓｅ
ｃ、電圧が２０Ｖの場合では、電圧印加開始ズレｍが
４．８μｓｅｃを越えると噴射速度が急激に遅くなる。
そして、噴射速度が急激に変化すると、電圧印加開始ズ
レｍにバラツキがある場合に噴射速度が大きく変わって
印字品質が悪くなる。電圧印加開始ズレｍが０〜４．８
μｓｅｃの範囲では噴射速度に影響があまりなく、良好
に印字を行い得る。つまり、０〜０．３Ｌ／ａの範囲で
良好に印字を行い得るのである。一点鎖線で示すＬ／ａ
が１６μｓｅｃ、電圧が２５Ｖの場合は、実線のものを
上方へ平行移動したものとなり、電圧印加開始ズレｍが
４．８μｓｅｃを越えると噴射速度が急激に遅くなる。
つまり、０〜０．３Ｌ／ａの範囲で良好に印字を行い得
る。なお、電圧を他の値にすると実線のものを上方また
は下方へほぼ平行移動したものとなった。したがって、
電圧値を変化させても０〜０．３Ｌ／ａの範囲で良好に
印字を行い得る。二点鎖線で示すＬ／ａが２０μｓｅ
ｃ、電圧が２０Ｖの場合には、実線のものを横方向に
１．２５倍したものとなり、電圧印加開始ズレｍが６μ
ｓｅｃを越えると噴射速度が急激に遅くなる。よって、
電圧印加開始ズレｍが０〜６μｓｅｃの範囲で噴射速度
に影響があまりない。つまり、０〜０．３Ｌ／ａの範囲
で良好に印字を行い得る。Ｌ／ａを他の値Ｇにすると、
実線のものを横方向にＧ／２０倍したものとなった。し
たがって、Ｌ／ａを変化させても０〜０．３Ｌ／ａの範
囲で良好に印字を行い得ることになる。なお、インク室
４ｂ１への電圧の立ち下がり開始時点からインク室４ａ
１へ電圧を印加し、インク室４ｃ１への電圧印加のタイ
ミングを変えても同様の結果となった。

【００６７】また、この実験では、駆動周波数が５ｋＨ
ｚ、残留圧力係数が−０．５のインク噴射装置を用いた
が、残留圧力係数を−０．３、−０．４としても同様の
範囲となった。また、ノズル１２のインク噴射側の径は
４０μｍ、インク室４側の径は７２μｍ，ノズル１２の
長さは１００μｍであったが、ノズル１２の形状を変え
ても同様の範囲となった。したがって、インク室４ａ１
の電圧印加開始時点とインク室４ｃ１の電圧印加開始時
点とのズレは０．３Ｌ／ａ以内とすれば、噴射速度に影
響が少なく、安定した印字を行い得る。

【００６８】以上、一実施例を詳細に説明したが、本発
明はこの実施例に限定されるものではない。例えば、図
２３に示した従来技術におけるキャンセルパルスＫと同
じ効果を本発明にしたがって生じさせることも可能であ
る。インクを噴射するインク室４の電極８に正の噴射パ
ルスを印加した後、Ｌ／ａ時間経過した時に正のキャン
セルパルスを両隣のインク室４の電極８に印加するので
ある。

【００６９】また、上記実施例では、正の電源８７を用
いたが、分極方向を図１８の矢印５で示される方向とし
て、負の電源を用いてもよい。

【００７０】制御回路１００の構成もインク噴射時にイ
ンク室４の隔壁６を変形させる電圧を発生させ得るもの
であればよく、例えば、駆動回路１０８として図１７に
示す回路を用いることができる。この駆動回路１０８は
入力端子１２０を有する噴射用電圧発生回路１２２と、
入力端子１２４を有する放電回路１２６とを備えてお
り、入力端子１２０にのみ入力信号１が加えられると電
源１２８から出力端子１３０に電圧が印加され、入力端
子１２４にのみ入力信号１が加えられると、出力端子１
３０が接地されて電圧が０となるようにされている。そ
の他の構成についても、特許請求の範囲を逸脱すること
なく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施し
た態様で本発明を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に使用可能なインク噴射装置
の制御回路を示す回路図である。

【図２】図１の制御回路における駆動回路を示す回路図
である。

【図３】図１の制御回路の制御タイミングを示すタイム
チャートである。

【図４】上記インク噴射装置の一部を示す断面図であ
る。

【図５】図４のインク噴射装置の作動状態を示す図であ
る。

【図６】上記インク噴射装置の別の作動状態を示す図で
ある。

【図７】上記インク噴射装置の駆動方法を示すタイミン
グチャートである。

【図８】上記インク噴射装置のインク室４ｂ１への見か
け上の駆動波形を示す図である。

【図９】上記インク噴射装置のインク室４ｂ１へのパル
ス幅を変えた実験の結果を示す図である。

【図１０】上記インク噴射装置のインク室４ｂ１以外の
インク室４へのパルス幅を変えた実験の結果を示す図で
ある。

【図１１】上記インク噴射装置のインク室４ｂ１と他の
インク室４との電圧値の割合を変えた実験の結果を示す
図である。

【図１２】上記インク噴射装置のインク室４ｂ１の立ち
下がりと他のインク室４の立ち上がりとの合計時間を示
す図である。

【図１３】図１２の合計時間を変えたときのインク噴射
速度を示す図である。

【図１４】上記インク噴射装置のインク室４ｂ１と他の
インク室４とに印加するパルスの幅を説明するための図
である。

【図１５】上記インク噴射装置のインク室４ａ１とイン
ク室４ｃ１との電圧印加開始ズレｍを示す図である。

【図１６】図１５の電圧印加開始ズレｍを変えたときの
インク噴射速度を示す図である。

【図１７】本発明の別の実施例に使用可能な駆動回路を
示す回路図である。

【図１８】従来のせん断モード型インク噴射装置を一部
断面にして示す斜視図である。

【図１９】上記せん断モード型インク噴射装置の一部の
正面断面図である。

【図２０】図１９のせん断モード型インク噴射装置の作
動状態を示す図である。

【図２１】図１９のせん断モード型インク噴射装置とは
別のせん断モード型インク噴射装置の一部の正面断面図
である。

【図２２】図２１のせん断モード型インク噴射装置の作
動状態を示す図である。

【図２３】従来技術のせん断モード型インク噴射装置の
駆動方法を示すタイミングチャートである。

【図２４】従来のせん断モード型インク噴射装置の駆動
回路を示す回路図である。

【符号の説明】

２ 圧電セラミックスプレート ４ インク室 ６ 隔壁 ８ 金属電極 ９ 金属電極 １１０ 制御回路 １１６ 駆動電源

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分極された圧電素子で少なくとも一部が
   形成された複数の隔壁と、それら隔壁によって隔てられ
   た複数のインク室と、電圧が印加されて圧電素子に前記
   隔壁を変形させる電界を発生させる電極と、前記電極に
   電圧を印加するための駆動電源とを有するインク噴射装
   置の駆動方法であって、 前記駆動電源から前記複数のインク室の内の第一インク
   室の両側の電極に電圧を印加して、両側の隔壁を互いに
   反対方向に変形させることにより第一インク室の容積を
   自然状態から変化させる第一ステップと、 所定時間後、前記第一インク室の電極への駆動電源から
   の電圧の印加を停止して、第一インク室の容積を前記変
   化状態から自然状態に復帰させる第二ステップと、 前記第一インク室の両側の第二、第三インク室に、第一
   インク室の電極に印加した電圧と同じ極性の電圧を前記
   駆動電源から印加して、第一インク室の両隔壁を前記第
   一ステップとは反対向きに変形させ、第一インク室の容
   積を自然状態から前記第一ステップと反対向きに変化さ
   せる第三ステップと、 所定時間後、前記第二、第三インク室の電極への駆動電
   源からの電圧の印加を停止して、第一インク室の容積を
   自然状態に復帰させる第四ステップとを含むことを特徴
   とするインク噴射装置の駆動方法。
2. 【請求項２】 前記第二ステップと前記第三ステップと
   が、ほぼ連続して行われることを特徴とする請求項１記
   載のインク噴射装置の駆動方法。
3. 【請求項３】 前記第一ステップが前記第一インク室の
   容積を自然状態から増大状態に変化させるステップであ
   り、前記第二ステップが前記第一インク室の容積を増大
   状態から自然状態に変化させるステップであり、前記第
   三ステップが前記第一インク室の容積を自然状態から減
   少状態に変化させるステップであり、前記第四ステップ
   が前記第一インク室の容積を減少状態から自然状態に変
   化させるステップであって、かつ、前記第一ステップと
   第二ステップとの間の前記所定時間が、圧力波がインク
   室を片道伝播する時間であり、前記第一ステップの電圧
   値と前記第三ステップの電圧値とが同一値であり、前記
   第三ステップと第四ステップとの間の所定時間が、前記
   圧力波が前記片道伝播する時間の二倍の時間であること
   を特徴とする請求項２記載のインク噴射装置の駆動方
   法。
4. 【請求項４】 前記第三ステップが、前記第二ステップ
   の所定時間後に行われることを特徴とする請求項１記載
   のインク噴射装置の駆動方法。